孤島工作面回采支護技術(shù)分析及研究

郝記鵬

（晉城煤業(yè)集團調(diào)度指揮中心，山西 晉城 048006）

引言

隨著礦井“跳采”方式的回采，孤島面的形成是不可避免的。孤島工作面對回采會造成各方面不利因素，施工技術(shù)復雜、難題較多，管理上更是難題，直接影響到安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，所以科學、合理組織孤島面施工是建設安全性礦井、實施精品孤島的必然要求。現(xiàn)以成莊礦2318綜放工作面為例分析孤島工作面在回采過程中的支護技術(shù)。

1 2318工作面的概況

2318工作面井下位于成莊礦二盤區(qū)，北鄰3102，南鄰2104，西面為2320工作面，已回采完畢。東面為2316工作面，已回采完畢。2235為進風巷兼設備巷，2236為回風巷兼運輸巷，2236副巷為專用排瓦斯巷（俗稱：尾巷），走向長度為1 197.365m，傾 斜 長 為 193m，煤 層 厚 度 為6.01m。煤層傾角平均為6°，該工作面開采程序為放頂煤一次采全高，開采煤層為3號煤層。

2 巷道支護技術(shù)

2.1 地質(zhì)情況

2235巷東鄰2231巷，已回采完畢，2235巷與2231巷之間留設15m小煤柱，2236副巷是2320工作面留下來的原2240副巷，2236巷是2320工作面推進了700m之后開始掘進。2236副巷經(jīng)受了2320工作面劇烈的回采動壓的影響和2236巷掘進時掘進動壓影響，巷道變形比較嚴重。導致2236副巷17～18橫川之間出現(xiàn)冒頂，冒落高度為3m左右，受此影響，2236巷對應區(qū)段巷道頂板出現(xiàn)不同程度的下沉，頂板中部和靠近2236副巷側(cè)頂板出現(xiàn)頂板破碎，有網(wǎng)兜現(xiàn)象發(fā)生。為了保證2318工作面的正?；夭?，必須在2235巷、2236巷和2236副巷原有支護基礎(chǔ)上進行加固。

2.2 巷道原支護方式

1）頂部支護。頂部錨桿原設計為5根，錨桿間距為80cm，錨桿排距為100cm。頂部錨索為單體錨索，每隔一排施工兩根錨索，間距為172cm，排距為200cm。

2）巷道兩幫支護。巷幫錨桿為4根，間距為80cm，錨桿排距為100cm。巷幫錨索每隔一排施工一根，排距為200cm。

2.3 巷道加固支護方式

1）頂板補打錨索。在2235巷補強頂錨索，錨索位置布置在巷道頂板原有相鄰錨索之間，按“3－3－3”方式布置，保證每排鋼筋梯中間有三根錨索支護頂板。在2236巷補強頂錨索，錨索位置布置在巷道頂板原有相鄰錨索之間，按“2－2－2”方式布置，保證每排鋼筋梯中間有兩根錨索支護頂板。

2）巷道注水泥漿加固。注水泥漿的目的是充填受回采影響后，巷道圍巖發(fā)生離層、開裂而形成的破碎裂隙，將破碎的巷道圍巖進行重新組合，盡量恢復并構(gòu)成較為完整的巖體結(jié)構(gòu)，從而有利于已有錨桿錨索聯(lián)合支護加固時力的傳遞，大幅度提高錨網(wǎng)支護加固質(zhì)量和效果。因此，注水泥漿加固是對巷道進行整個加固的基礎(chǔ)，也是保證巷道加固質(zhì)量的基本條件。

注漿材料采用水泥漿技術(shù)進行加固。水泥漿填塞1mm以上縫隙，同時阻斷化學漿沿巷道表層滲流通道；化學漿充填微裂隙并改善水泥漿充填裂隙后對破碎圍巖的黏接效果。

水泥漿：2235巷、2236巷、2236副巷正常注漿使用525號普通硅酸鹽水泥配合XPM添加劑配制水泥漿，大范圍漏漿進行注漿堵漏時，采用壓注水泥＋水玻璃雙液漿進行堵漏。水泥漿中水灰比為0.5∶1.0～0.8∶1.0。

為保證加固效果，在采用注水泥漿加固技術(shù)后，對巷道局部錨桿和錨索支護失效的巷道區(qū)段，在巷道圍巖進行水泥注漿后重新進行注漿錨索補強加固。注漿錨索補強加固的目的是在巷道圍巖恢復完整的巖體結(jié)構(gòu)性后，對巷道圍巖周邊加上較強的邊界條件，使其具有高強的圍巖承載能力，充分發(fā)揮連續(xù)巖體自身的主動承載能力，進而抵抗應力重新分布過程中巷道圍巖的變形位移，確保巷道在受采動影響后斷面滿足生產(chǎn)需求。

注漿錨索支護材料主要包括Φ22mm強力錨索及其配套的構(gòu)件，注漿錨索距底板1 000mm，每隔一排施工一根，排距為2 000mm。

3）巷道架設鐵梁支護。進、回風順槽采用在兩排鋼帶中間套設工字鋼梁進行支護，進、回風順槽超前支護20m以內(nèi)保證“一梁四柱”、20～100m保證“一梁三柱”的支護方法。單體液壓支柱根據(jù)工作面順槽巷道高度使用DW31.5—200／100或DW35—200／100型單體液壓支柱，支護距離從工作面煤壁算起保證三個生產(chǎn)班超前支護距離班班不少于100m，所以單體液壓支柱要用小鏈聯(lián)接好，單體液壓支柱初撐力不小于90kN。并且在底板松軟處單體液壓支柱全部穿柱鞋，防止單體液壓支柱鉆底。

3 工作面頂板管理技術(shù)

由于孤島工作面頂板壓力大，工作面頂板破碎，片幫嚴重，液壓支架工作阻力增大，如果不及時支護，易造成冒頂。根據(jù)這一特點，在此期間，采取以下措施加強工作面頂板支護。

3.1 工作面及上下端頭三角區(qū)留小煤皮護頂

工作面割煤時，工作面及上、下端頭三角區(qū)一般留0.2～0.4m厚頂煤護頂，減少對頂板震動，保持頂板的整體性，同時能有效防止支架將頂網(wǎng)推破，造成漏矸。過機頭、機尾時，頂煤可適當留厚，采高和巷道保持10～15m平緩過渡。

3.2 液壓支架主動控制頂板

1）工作面回采過程中必須保持支架前梁接頂嚴密，并具有足夠的初撐力。采高發(fā)生變化時要及時調(diào)整液壓支架前后立柱加長段。嚴禁空頂作業(yè)，嚴禁前梁上有浮矸。

2）保證支架有合理的支護阻力。加強液化系統(tǒng)的檢修和維護，保證系統(tǒng)供液壓力達規(guī)定值（達到30MPa以上）。支架工操作液壓支架要持證上崗，規(guī)范操作，在升起液壓支架時，要保證初撐力符合要求，初撐力不小于24MPa。

3）工作面生產(chǎn)過程中要盡可能縮小端面距。必須堅持追機拉架和超前拉架，減少端面空頂距離和空頂時間，端面空頂距離不大于0.3m。

4）拉超前架時，由經(jīng)驗豐富的支架工操作，要堅持采取“擦頂帶壓拉架、少降快拉”，降低頂板下沉量，保持頂板完整。

3.3 工作面基礎(chǔ)工程質(zhì)量管理

采煤機司機要控制好工作面采高，采高控制在2.7～2.8m，嚴禁超高割煤，頂?shù)装甯钇?，嚴格按“三直二平”的要求?zhí)行，特別工作面頂、底板要割平、割直，確保液壓支架有良好的受力狀態(tài)。

1）適當降低采高，采高可控制在2.6～2.8m之間，片幫現(xiàn)象能有所減少。

2）工作面煤壁發(fā)生片幫時，如片幫深度不超過1m時，可及時把支架護幫板伸出，維護頂板，必要時及時超前拉架支護頂板；如煤壁片幫深度較寬，液壓支架本身無法有效支護頂板時，易造成冒頂，可在支架前梁與煤壁架設走向板梁，每架兩根長度1.5～2.0m的紅松板梁，片幫深度超過2m時，要在工作面煤壁打貼幫單體液壓支柱，用于超前支護，上方用板皮、道木等材料接實頂板。

4 孤島工作面的礦壓觀測

根據(jù)2318孤島面的回采實踐，片幫、冒頂現(xiàn)象多出現(xiàn)在工作面周期來壓，所以就必須摸清頂板運動發(fā)展變化規(guī)律。為此，在工作面安設10塊電腦圓圖儀（1號～127號支架，每隔12架安設一塊）來對工作面頂板進行礦壓觀測，通過礦壓觀測，不僅可以掌握工作面頂板運動變化規(guī)律，而且可以及時優(yōu)化支護參數(shù)，找出最合理的支護方式。對于特殊地段進行礦壓觀測，可以在工作面頂板動態(tài)發(fā)生異常時，進行提前報警，在工作面來壓前期和工作面前方即將出現(xiàn)構(gòu)造或頂板破碎時，進行預警，及時采取有效支護措施，確?；夭身樌M行。

5 結(jié)語

通過對成莊礦2318孤島工作面在復雜條件下回采，在巷道支護和工作面頂板管理技術(shù)方面進行了分析及研究，取得了很好的經(jīng)驗，為以后孤島工作面的順利回采和礦井現(xiàn)代化建設奠定了一定的基礎(chǔ)。